第3章 关系数据库（课件）-《网站数据库应用技术-SQL Server》同步教学（机械工业出版社）

关系数据库是采用关系模型作为数据组织方式的数据库。关系数据库是应用数学的方法来处理数据库中的数据，也就是说它是建立在严格的数学理论基础之上的。目前广泛使用的数据库软件基本上都是基于关系模型的关系数据库管理系统，例如SQL Server 2000/2005、Oracle、Sybase、Informix、DB2等，都是典型的关系数据库管理系统。 本章主要介绍关系数据库的基本概念、基本操作，关系的完整性、优化以及规范化，以及现在流行的关系数据库产品简介。 第3章 关系数据库 3.1 关系模型的基本概念 3.2 关系代数 3.3 规范化 3.4 关系数据库系统的查询优化 3.5 常用关系数据库管理系统介绍 第3章 关系数据库 关系数据库是支持关系模型的数据库系统，应用数学的方法 来处理数据库中的数据。 关系模型由关系数据结构、关系操作集合和关系完整性约束 三部分组成。 3.1 关系模型的基本概念 3.1.1 关系的数学定义 【定义1】域（Domain）是一组具有相同数据类型的值的集合。 【定义2】设D1，D2，…，Dn为任意域，定义D1，D2，…，Dn的笛卡尔积（Cartesian Product）为： 【定义3】D1×D2×…×Dn的任意一个子集叫做D1×D2×…×Dn上的一个关系（Relation），用R(D1×D2×…×Dn)表示。这里R表示关系名，n表示关系的目或度（Degree）。 3.1 关系模型的基本概念 关系具有以下性质： 1) 列是同质的，即每一列中的分量是同一类型的数据，来自同一个域。 2) 不同的列可以出自同一个域，每一列称为一个属性。在同一关系中，属性名不能相同。 3) 列的顺序无关紧要，即列的顺序可以任意转换。 4) 任意两个元组（行或记录）不能完全相同 5) 行的顺序也无关紧要，即行的顺序也可以任意转换。 6) 行列的交集称为分量，每个分量的取值必须是原子值，即分量不能再分。 3.1 关系模型的基本概念 3.1.2 关系模型 基于关系模型的关系数据库需要区分值和型，关系是值，关系模式是型。关系模型由三部分组成：关系数据结构、关系操作和关系的完整性。 1. 关系 在关系模型中主要涉及的概念有码、关系模式、关系数据库。 (1) 码 码是指关系中某一属性组。 (2) 关系模式 关系的描述称为关系模式。 【定义4】关系的描述称为关系模式（Relation Schema）。它可以形式化地表示为： 3.1 关系模型的基本概念 (3) 关系数据库 在一个给定的领域中，实体以及实体之间的联系的集合构成 了一个关系数据库。对于关系数据库也要区分型和值的概念。 关系数据库的型是指对关系数据库的描述，它包括若干域的 定义，以及在这些域上定义的若干关系模式。关系数据库的 值是这些关系模式在某一时刻对应的关系的集合。 3.1 关系模型的基本概念 2. 关系操作 关系模型给出了关系操作的能力和特点，但不对DBMS的语言给出具体的语法要求。关系操作采用集合操作方式，即操作的对象和结构都是集合。这种操作方式也称为一次一集合（set-at-time）的方式。 关系模型中常用的关系操作包括：选择（Select）、投影（Project）、连接（Join）、除（Divide）、并（Union）、交（Intersection）、差（Difference）等查询（Query）操作和增加（Insert）、删除（Delete）、修改（Update）操作。其中查询的表达能力是其最主要的部分。 3.1 关系模型的基本概念 3. 关系的完整性 关系模型提供了丰富的完整性控制机制，允许定义三类完整性约束：实体完整性、参照完整性和用户定义的完整性。 (1) 实体完整性 【规则1】若属性（或属性组）A是基本关系R的主属性，则属性A不能取空值。 (2) 参照完整性 【规则2】若属性（或属性组）A不是基本关系R的主码，它与基本关系S的主码B相对应（基本关系R和关系S不一定是不同的关系），称A是关系S的外（部）码（Foreign Key）。则对于R中的每个元组在A上的值必须为：或者取空值，或者等于S的主码B的某个元组的主码值。 参照完整性是指一个关系中外码的码值必须是相应数据库中其他关系的主码值之一，或为空，即用来定义外码与主码之间引用规则的。 (3) 用户定义的完整性 不同的关系数据库系统根据其应用环境的不同，往往还需要一些特殊的约束条件，而用户定义的完整性就是针对某一具体关系数据库的约束条件。 3.1 关系模型的基本概念 关系代数是关系操作的理论基础，是关系数据操作的传统方式。关系代 数是一种抽象的查询语言，是关系数据操作语言的一种传统表达方式， 它是用对关系的运算来表达查询的。 1. 关系代数的运算 (1) 传统的集合运算 (